(57)【要約】【課題】  制振性能をさらに向上させた制振床ユニット及び制振床構造体を提供することを目的とする。【解決手段】  制振床ユニット３を、下地床上に設置される中空のベースフレーム１１と、ベースフレーム１１内に上下方向に変位可能にして設けられる重錘１２と、一端が重錘１２に接続され他端がベースフレーム１１の内壁面に接続されるコイルスプリング１３（制振部材)とを有する構成とする。コイルスプリング１３を、その変位方向が重錘１２の側面に平行となる向きにして、重錘１２に隣接して設ける。ベースフレーム１１内に、重錘１２とコイルスプリング１３との間に設けられて重錘１２の上下方向の変位を水平方向の変位に変換して制振部材１２に伝達する変位方向変換装置１４と、重錘１２の運動エネルギーを減衰させる減衰装置１５とを設ける。【選択図】      図２
2005061114.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
床の上下方向の振動を抑える制振床ユニットであって、
中空のベースフレームと、
該ベースフレーム内に上下方向に変位可能にして設けられる重錘と、
前記ベースフレーム内に設けられて水平方向に変位させられることで制振を行う制振部材と、
前記重錘と前記制振部材との間に設けられて前記重錘の上下方向の変位を水平方向の変位に変換して前記制振部材に伝達する変位方向変換装置とを有していることを特徴とする制振床ユニット。
【請求項２】
前記制振部材は、その変位方向が前記重錘の側面に平行となる向きにして該重錘に隣接して設けられていることを特徴とする請求項1記載の制振床ユニット。
【請求項３】
前記変位方向変換装置は、前記ベースフレームの側面に直交する回転軸線を有する滑車と、
一端に前記重錘が接続され他端に前記制振部材が接続されて中間部が前記滑車に巻き回される索具とを有しており、
前記重錘は、前記索具及び前記制振部材を介して前記ベースフレームに吊り下げ支持されていることを特徴とする請求項１または２に記載の制振床ユニット。    
【請求項４】
前記制振部材は、前記ベースフレーム及び前記重錘に対して着脱可能にして接続されるコイルスプリングによって構成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の制振床ユニット。
【請求項５】
下地床上に複数の床ユニットを設置することによって構成される制振床構造体であって、
前記床ユニットのうちの少なくとも一部が、請求項1から４のいずれかに記載の制振床ユニットによって構成されていることを特徴とする制振床構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制振床ユニット及び制振床構造体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
建築物の床には、歩行等の人の動作によって上下の振動（振動数２Ｈｚ程度）が生じる。特に、居住性等を優先させるために柱のスパンを大きく取った建築物においては、このような振動数の振動に床が共振しやすく、揺れが大きくなりやすい。
近年は、このような床の揺れによって歩行者に不快感を与えないよう、またオフィスビルなどではコンピュータ等の精密機械に悪影響が生じないよう、床に制振装置が設けられる場合がある。
【０００３】
床の揺れを抑えるための制振装置としては、例えば後述する特許文献１に記載の制振床ユニットがある。
この制振床ユニットは、下地床上に複数の床ユニットを設置することによって構成される床構造体の一部として用いられるものであって、ベースと、このベースと床板間に錘を制振部材を介して上下方向に振動自在に支持した構成とされている。すなわち、この制振床ユニットは、いわゆるＴＭＤ(Tuned Mass Dumper)の一種である。
この制振床ユニットを設置した床に揺れが生じると、錘が慣性によって元の位置に留まろうとするので、この慣性力によって錘が床とは逆位相で振動を開始する。
すると、錘に生じた運動エネルギーが制振部材によって吸収されることとなり、結果的に床の振動が吸収低減される。
【０００４】
【特許文献１】特開平０４−１６６５５４号公報（特許請求の範囲，及び図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、この制振床ユニットは、錘とベースとの間に制振部材を設けており、また、制振部材も錘の変位方向と同じ上下方向に変位させられることで制振を行う構成であるため、制振床ユニットの高さ寸法は、錘の高さ寸法及び上下変位量だけでなく、これに制振部材の高さ寸法及び上下変位量を加えた高さ以上必要となる。
しかし、制振床ユニットは、一般的に流通している床ユニットと組み合わせて使用するため、その高さ寸法を他の床ユニットに合わせる必要がある。
このように制振床ユニットには高さ寸法の上限があるので、錘の大きさには制限があり、錘の重量を稼ぐことができない。このため、従来の制振床ユニットは単体の制振性能が低く、十分な制振性能を得るためには制振床ユニットを多数設置する必要がある。
ここで、ベース上に設置する床板の厚みを薄くすればその分だけ錘の高さ寸法を増加させて錘の重量を稼ぐことができるが、この場合には使用可能な床板の種類が限定されてしまう。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、制振性能をさらに向上させた制振床ユニット及び制振床構造体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の制振床ユニットは以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる制振床ユニットは、下地床上に設置されて床の上下方向の振動を抑える制振床ユニットであって、前記下地床上に設置される中空のベースフレームと、該ベースフレーム内に上下方向に変位可能にして設けられる重錘と、前記ベースフレーム内に設けられて水平方向に変位させられることで制振を行う制振部材と、前記重錘と前記制振部材との間に設けられて前記重錘の上下方向の変位を水平方向の変位に変換して前記制振部材に伝達する変位方向変換装置とを有していることを特徴としている。
【０００８】
このように構成される制振床ユニットでは、床に振動が生じると、重錘が慣性によって元の位置に留まろうとするので、床とともに上下に変位するベースフレームに対して上下方向に相対的に変位する。すなわち、重錘は慣性力によって床とは逆位相で振動を開始する。そして、この重錘の上下方向の変位は、変位方向変換装置によって水平方向の変位に変換されて、制振部材に伝達される。
制振部材は、変位方向変換装置から伝達された水平方向の変位を受けて水平方向に変位させられることで、変位方向変換装置を介して伝達された重錘の運動エネルギーを吸収するので、これによって床の振動が吸収低減される。
このように、本発明にかかる制振床ユニットは、制振部材が水平方向に変位する構成であるので、従来の制振床ユニットに比べて制振部材を収納するために必要な高さ方向の寸法が小さくて済み、その分だけ重錘の高さ寸法を増加させて重錘の重量を稼ぐことができる。
【０００９】
また、この制振床ユニットにおいて、前記制振部材は、その変位方向が前記重錘の側面に平行となる向きにして該重錘に隣接して設けられていてもよい。
この構成では、制振部材は、重錘の側方に設けられているので、重錘の上方に制振部材を設置するための空間を確保する必要がないので、その分だけ重錘の高さ寸法を増加させて重錘の重量を稼ぐことができる。
また、制振部材が重錘の側面に沿って変位するようにして設けられていて、重錘の外側とベースフレームとの間に必要な空間が最小限に抑えられるので、制振ユニットの設置面積に占める重錘の割合を大きくして、重錘の重量をさらに増加させることができる。
【００１０】
また、この制振床ユニットにおいて、前記変位方向変換装置は、前記ベースフレームに対して回転軸線を水平にして設けられる滑車と、一端に前記重錘が接続され他端に前記制振部材が接続されて中間部が前記滑車に上方から巻き回される索具とを有しており、重錘は、索具及び制振部材を介してベースフレームに吊り下げ支持された構成としてもよい。
この場合には、回転軸線を水平にして設けられる滑車に中間部を上方から巻き回される索具によって重錘と制振部材とが接続されているので、重錘が下方向に変位して索具の一端が下方に引っ張られると、索具の他端に接続される制振部材が滑車に向けて引っ張られて水平方向に変位することとなる。そして、このように制振部材が水平方向に変位させられることによって制振部材には復元力が生じ、この復元力によって制振部材は引っ張られていた方向とは逆方向に変位するので、索具の他端が滑車から離間する向きに引き出され、索具の一端に接続される重錘が持ち上げられて、上方に変位することとなる。
【００１１】
また、この制振床ユニットにおいて、前記制振部材は、ベースフレーム及び重錘に対して着脱可能にして接続されるコイルスプリングによって構成されていてもよい。
この場合には、コイルスプリングを交換することにより、重錘の固有振動数を適切に調整することができるので、調整が容易である。また、コイルスプリングは構造が単純でしかも安価であるため、メンテナンスの手間及びコストが低減される。
【００１２】
本発明にかかる制振床構造体は、下地床上に複数の床ユニットを設置することによって構成される制振床構造体であって、前記床ユニットのうちの少なくとも一部が、請求項1から４のいずれかに記載の制振床ユニットによって構成されていることを特徴としている。
このように構成される制振床構造体は、床ユニットの一部として、重錘の重量の大きい本発明にかかる制振床ユニットを用いているので、制振床ユニットの設置数を増やさずに制振性能を向上させることができ、また制振性能を維持しつつ制振床構造体を構成する床ユニットに占める制振床ユニットの割合を低減することができる。
【発明の効果】
【００１３】
このように構成される制振床ユニットによれば、制振部材が水平方向に変位する構成であるので、従来の制振床ユニットに比べて制振部材を収納するために必要な高さ方向の寸法が小さくて済む。
これにより、その分だけ重錘の高さ寸法を増加させて重錘の重量を稼ぐことができ、制振性能を高めることができる。
そして、本発明にかかる制振床構造体は、このように高性能の制振床ユニットを用いているので、制振床ユニットの設置数を増やさずに制振性能を向上させることができ、また、制振性能を維持しつつ制振床構造体を構成する床ユニットに占める制振床ユニットの割合を低減することができるので、施工コストを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
図１の斜視図に示すように、本発明にかかる制振床構造体１は、下地床Ｆ上に複数の床ユニット２を設置することによって構成されるものであって、床ユニット２のうちの少なくとも一部が、本発明にかかる制振床ユニット３によって構成されている。
図２に示すように、制振床ユニット３は、下地床Ｆ上に設置される中空のベースフレーム１１と、ベースフレーム１１内に上下方向に変位可能にして設けられる重錘１２と、一端が重錘１２に接続され他端がベースフレーム１１の内壁面に接続されるコイルスプリング１３とを有している。
また、ベースフレーム１１内には、重錘１２とコイルスプリング１３との間に設けられて重錘１２の上下方向の変位を水平方向の変位に変換して制振部材１２に伝達する変位方向変換装置１４と、重錘１２の運動エネルギーを減衰させる減衰装置１５と、重錘１２の上下方向の変位範囲を規制して底板１１ａや天板１１ｃへの衝突を防止するストッパー１６とが設けられている。
【００１５】
ベースフレーム１１は、平面視略正方形の底板１１ａと、底板１１ａの四辺からそれぞれ上方に立ち上げられる側壁１１ｂと、底板１１ａと略平行にして側壁１１ｂの上端に接続される天板１１ｃとによって中空箱形状に形成されている。
そして、底板１１ａと天板１１ｃとのうち少なくともいずれか一方は、側壁１１ｂに対してねじ止め等によって着脱を可能にして設けられており、底板１１ａまたは天板１１ｃを側壁１１ｂから取り外すことで、ベースフレーム１１内を露出させて内部のメンテナンスや調整等を行うことができるようになっている。
ここで、天板１１ｃの下面の縁部近傍には、変位方向変換装置１４を吊り下げ支持するためのステーＳが設けられている。また、図示しないが、天板１１ｃの上面には、カーペット等の床材（図示せず）が取り付けられている。
【００１６】
重錘１２は、底板１１ａよりも平面視における寸法が小さい平面視略四角形のブロック状をなしており、その側面には、変位方向変換装置１４との接続部１２ａ、減衰装置１５との接続部１２ｂ、及びストッパー１６との係合部１２ｃとが、ぞれぞれ側方に張り出して設けられている。
【００１７】
コイルスプリング１３は、水平方向に変位させられることで重錘１２の制振を行う制振部材であって、図２及び図３に示すように、その変位方向が重錘１２の側面に平行となる向きにして、重錘１２に隣接して設けられている。本実施の形態では、コイルスプリング１３は、重錘１２の各辺に沿って合計４本設けられている。
コイルスプリング１３としては、重錘１２の固有振動数が適正になるように適切なばね定数のものが用いられる。具体的には、重錘１２の固有振動数を大きくしたい場合にはばね定数の大きいコイルスプリングを使用し、重錘１２の固有振動数を小さくしたい場合にはばね定数の小さいコイルスプリングを使用する。
【００１８】
また、コイルスプリング１３とベースフレーム１１の側壁１１ｂとの間には、コイルスプリング１３と側壁１１ｂとの間の間隔を調整する間隔調整具１７が設けられている。この間隔調整具１７は、例えば、側壁１１ｂに螺合するとともに頭部にコイルスプリング１３が接続されるねじによって構成されており、ねじを操作して側壁１１ｂからの頭部の突出量を調整することで、コイルスプリング１３と壁部１１ｂとの間の間隔を調整することができるようになっている。
【００１９】
変位方向変換装置１４は、図２及び図４に示すように、ベースフレーム１１の側壁１１ｂ内面に対してステーＳを介して回転軸線を水平にして設けられる滑車２１と、一端に重錘１２が接続され他端にコイルスプリング１３が接続されて中間部が滑車２１に上方から巻き回されるワイヤー２２（索具）とを有している。すなわち、重錘１２は、索具２２及びコイルスプリング１３を介してベースフレーム１１に吊り下げ支持されており、ワイヤー２２において重錘１２と接続される一端側は略鉛直に張られ、コイルスプリング１３と接続される他端側は略水平に張られている。
【００２０】
減衰装置１５は、ベースフレーム１１の底板１１ａの上面に、重錘１２に隣接させて設けられている。本実施の形態では、減衰装置１５を、底板１１ａの対向する一対のコーナー近傍にそれぞれ一基ずつ設けている。
減衰装置１５は、内部に粘性流体が封入された容器１５ａと、容器１５ａの上方から密閉容器１５ａ内に差し込まれて下端が粘性流体に浸かった状態にして設けられるとともに上端が重錘１２の接続部１２ｂに接続される抵抗板１５ｂとを有しており、抵抗板１５ｂの上下動に対して粘性流体が抵抗となる構成とされている。
【００２１】
ストッパー１６は、ベースフレーム１１の内面に設置されて、重錘１２の上下方向の変位位置の上限位置で係合部１２ｃの上面を受け、下限位置で係合部１２ｃの下面を受けて、重錘１２の上下方向の変位位置を適正範囲内に規制して底板１１ａや天板１１ｃへの衝突を防止するものである。
本実施の形態では、ストッパー１２は、底板１１ａの上面において重錘１２の側方に位置する領域に設けられて、係合部１２ｃの周囲を囲む枠によって構成しており、底板１１ａの対向する一対のコーナー近傍にそれぞれ一基ずつ設けている。
【００２２】
以下、このように構成される制振床ユニット３の動作について説明する。
この制振床ユニット３は、床に振動が生じると、重錘１２が慣性によって元の位置に留まろうとするので、床とともに上下に変位するベースフレーム１１に対して上下方向に相対的に変位する。すなわち、重錘１２は慣性力によって床とは逆位相で振動を開始する。
そして、この重錘１２の上下方向の変位は、変位方向変換装置１４によって水平方向の変位に変換されて、コイルスプリング１３に伝達される。
すなわち、重錘１２が下方向に変位してワイヤー２２の一端が下方に引っ張られると、ワイヤー２２の他端に接続されるコイルスプリング１３が滑車２２に向けて引っ張られて水平方向に変位（伸張）することとなる。そして、このようにコイルスプリング１３が水平方向に変位させられることによってコイルスプリング１３には復元力が生じて引っ張られる方向とは逆方向に変位し、ワイヤー２２の他端が滑車２１から離間する向きに引き出される。これによってワイヤー２２の一端に接続される重錘１２が持ち上げられて、上方に変位することとなる。
【００２３】
このように、コイルスプリング１３が、変位方向変換装置１４から伝達された水平方向の変位を受けて水平方向に変位させられることで、変位方向変換装置１４を介して伝達された重錘１２の運動エネルギーを吸収するので、これによって床の振動が吸収、低減される。
【００２４】
さらに、このように重錘１２が変位している間、重錘１２は、その変位に伴って減衰装置１５の抵抗板を押し下げまたは引き上げるので、抵抗板に加わる粘性流体の抵抗によって、重錘１２の運動エネルギーが吸収、低減されて、床の振動が抑制される。
具体的には、この抵抗板１５ｂは、重錘１２が下降すると接続部１２ｂによって押し下げられて容器１５ａ内の粘性流体に沈められる向きに移動させられ、重錘１２が上昇すると粘性流体から引き抜く向きに移動させられるので、この際に抵抗板１５ｂが粘性流体から抵抗を受けることとなり、重錘１２の運動エネルギーが減衰される。
【００２５】
このように、本実施形態にかかる制振床ユニット３は、制振部材であるコイルスプリング１３が、その変位方向を水平方向に向けて設けられているので、従来の制振床ユニットに比べて制振部材を収納するために必要な高さ方向の寸法が小さくて済み、その分だけ重錘１２の厚みを増加させて重錘１２の重量を稼ぐことができる。
【００２６】
また、コイルスプリング１３は、重錘１２に隣接して設けられているので、重錘１２の上方に制振部材を設置するための空間を確保する必要がなく、その分だけ重錘１２の厚みを増加させて重錘１２の重量を稼ぐことができる。
また、コイルスプリング１３が重錘１２の側面に沿って変位するようにして設けられていて、重錘１２の外側とベースフレーム１１との間に必要な空間が最小限に抑えられるので、制振床ユニット３の設置面積に占める重錘１２の割合を大きくして、重錘１２の重量をさらに増加させることができる。
このように重錘１２の重量を従来品よりも増加させることができるので、制振性能を高めることができる。
そして、このような制振床ユニット３を用いる本発明の制振床構造体１では、制振性能を維持しつつ制振床構造体１を構成する床ユニット２に占める制振床ユニット３の割合を低減することができ、施工コストを低減することができる。
【００２７】
また、このように制振部材をコイルスプリング１３によって構成しているので、コイルスプリング１３を交換することにより、重錘１２の固有振動数を適切に調整することができるので、調整が容易である。また、コイルスプリング１３は構造が単純でしかも安価であるため、メンテナンスの手間及びコストが低減される。
【００２８】
ここで、重錘１２の変位量、すなわちコイルスプリング１３の変位量は一定範囲内とされるので、ばね定数の大きいコイルスプリング１３とばね定数の小さいコイルスプリング１３とでコイルスプリング１３の変位量を揃えるために、ばね定数の小さいコイルスプリング１３は、ばね定数の大きいコイルスプリング１３に比べて巻き数が少なく設定される。すなわち、ばね定数の小さいコイルスプリング１３では、無負荷状態におけるコイル状部分の長さがばね定数の大きいコイルスプリング１３よりも短くなっているので、これらの長さの差がなくなるように、ワイヤー２２として適切な長さのものを用いるか、または前記の間隔調整具１７によってコイルスプリング１３とベースフレーム１１の壁部１１ｂとの間の間隔を調整する。
【００２９】
なお、発明者らの行なった試験により、床の制振用ＴＭＤにおいては、使用する重錘の総重量は、床の総重量の１〜２％とすることが好ましいことがわかった。すなわち、床の総重量が１００ｔで、制振用床ユニット３として重錘１２一つの重量が１００ｋｇであるものを用いる場合には、制振用床ユニット３は、床の振動の腹となる領域やその近傍に、合計１０基程度設置すればよい。
ここで、制振床構造体１において、制振用床ユニット３は、例えば予め床の構造計算等を行なって求めた適正な固有振動数のものを、構造計算によって求めた適正位置に設置し、その後は施工現場の状況に合わせて固有振動数及び設置位置を適宜調整すればよい。
【００３０】
また、上記実施の形態では、重錘１２を平面視正方形に形成し、この重錘１２の各辺に沿ってそれぞれコイルスプリング１３、変位方向変換装置１４を設けた例を示したが、これに限られることなく、例えば図６に示す制振床ユニット３１のように、重錘として平面視三角形の重錘３２を用いて、この重錘３２の各辺に沿ってそれぞれコイルスプリング１３、変位方向変換装置１４を設けてもよく、重錘の平面視における形状は三角形を含む多角形等の任意の形状に形成することができる。
【００３１】
また、上記実施の形態では、コイルスプリング１３とベースフレーム１１の壁部１１ｂとの間の間隔調整に用いる間隔調整具１７としてねじを用いた例を示したが、これに限られることなく、例えばねじの代わりに、コイルスプリング１３と壁部１１ｂとをターンバックルによって接続して、このターンバックルを間隔調整具１７として用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態にかかる制振床ユニット及び制振床構造体を示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる制振床ユニットの構造を示す一部破断斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかる制振床ユニットの構造を示す平断面図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかる制振床ユニットの構造を示す縦断面図である。
【図５】図３のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図６】本発明にかかる制振床ユニットの他の形態例を概略的に示す平断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  制振床構造体
２  床ユニット
３  制振床ユニット
１１  ベースフレーム
１２  重錘
１３  コイルスプリング（制振部材）
１４  変位方向変換装置
２１  滑車
２２  ワイヤー（索具）
Ｆ  下地床
【図１】
2005061114.tif 000003
【図２】
2005061114.tif 000004
【図３】
2005061114.tif 000005
【図４】
2005061114.tif 000006
【図５】
2005061114.tif 000007
【図６】
2005061114.tif 000008